CN101614263B - 动力传动带 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有带体的动力传动带，所述带体由第一橡胶组合物制成，其中嵌入有至少一个沿纵向延伸的承载构件。所述带体具有数个横向间隔开的肋条，其在所述带体的内侧具有暴露表面。所述肋条由第二橡胶组合物制成，第二橡胶组合物还混入有对每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体5-25质量份数的量的溶解度参数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂和5-50质量份数量的固体润滑剂。所述带体还有短纤维，所述短纤维固定在暴露的、与皮带轮接合的肋条表面上。

Description

动力传动带
技术领域
本发明涉及动力传动带，尤其涉及具有多个沿带纵向延伸的肋条的动力传动带。
背景技术
动力传动带在不同的环境中广泛应用于车辆。作为一个例子，动力传动带在车辆中用于驱动辅助部件，例如空气压缩机、交流发电机等等。这么多年来，对这种带预期的性能不断提高。
在车辆的运行过程中日益强调使噪声的产生降到最小。已经进行了很大的努力以最大程度上消除车辆运行中除发动机之外产生的所有噪音。为了实现这个目标，已经采取措施使由带与驱动该带和/或被该带所驱动的一对互补的皮带轮之间相互作用所产生的声音降到最小。
当带相对一对与其相互配合的皮带轮滑动时容易产生声音，所述滑动可能是由于发动机转速的改变和/或运行在高负荷工况下而产生。另外，随着在正常运行过程中肋条容易接近相互配合的槽的底部而产生带的肋条磨损，尤其是V形肋条带结构，也会产生噪声。
噪声也容易在因系统皮带轮没有对准而造成带在其运行路径上扭曲和/或偏斜的系统内产生。由于负载不均衡产生声音。所有这些情况都会产生乘车者能听到的噪声。
需要传递相对较大作用力的橡胶带通常不仅运行在干燥环境下，也运行在潮湿环境中以及带和皮带轮接触到水的环境中，例如下雨时。作为一个例子，在雨天时进入发动机部件中的水容易移动到带和与其相互配合的皮带轮之间的间隙中。从而带的打滑率增加，其因为降低了带传递作用力的能力而影响带的性能。这种情况也会产生噪声。
为了解决上述问题，现有技术中将形成V型肋条带的肋条的橡胶、棉短纤维、和具有在带体橡胶与棉短纤维的弹性模量之间的中间模量的尼龙短纤维结合在一起。这种结构已经在JP-A-2003-202055中公开。
在这种结构中，棉短纤维和尼龙短纤维抑制在运行过程中容易产生不期望的噪声的急速打滑现象。
为了有效控制打滑现象和噪声产生，棉短纤维和尼龙短纤维必须暴露在带的表面，比如在与相互配合的带轮表面接合的V型肋条带上。为了实现这一点，在带橡胶成形过程中纤维要完全嵌入带橡胶中。纤维在肋条中横向排列。为形成所述肋条，其中嵌入有纤维的橡胶层被切割。这造成潜在的相对高的制造成本以及必须在带成形后进行处理而产生的橡胶浪费。
在这种结构中，肋条中的大部分短纤维都完全嵌入肋条橡胶中。暴露在皮带轮接合表面的纤维部分与在橡胶内短纤维的全部混合量相比相对较少。结果，暴露的纤维部分不能有效抑制打滑和避免发出不希望的声音。
为了解决这个问题，可以增加橡胶内短纤维的数量。然而，这样做将严重影响带的挠性。作为选择，在抛光步骤中通过使凸出部分变形可以增加嵌入的纤维的暴露程度。但实际问题是，通过抛光产生的短纤维变形是没有意义的。实际上通过这个步骤或者其它步骤不能在无害地增加橡胶组合物内的纤维密度的情况下有效地增加短纤维的暴露量。
通过增加纤维量，除了降低带的挠性外，因为在橡胶内短纤维的不均匀散布导致带的寿命明显降低。这种情况通常在具有较高的纤维密度时发生。因此，这些试图抑制打滑和不希望的噪声的现有技术就总体效用而言有所欠缺。
工业上还在继续寻找能够解决上述问题而且不会影响带的其它性能的设计。
发明内容
在一种形式中，本发明涉及一种具有带体的动力传动带，所述带体有长度、侧面横向间隔之间的宽度、内侧和外侧。所述带体由第一橡胶组合物制成，其中嵌入有至少一个沿纵向延伸的承载构件。所述带体具有数个沿带体纵向延伸的横向间隔开的肋条，其在所述带体的内侧或外侧具有接合互补形状的皮带轮的暴露的表面，以驱动皮带轮或者被皮带轮驱动。所述肋条具有第二橡胶组合物，其中还混入有对每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体5-25质量份数的量的溶解度参数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂和5-50质量份数量的固体润滑剂。所述带体还有短纤维、所述短纤维固定在暴露的、与皮带轮接合的肋条表面上。
在一种形式中，带体具有由第一橡胶组合物制成的第一层和连接到第一层上由第二橡胶组合物制成的第二层。第一橡胶组合物是不含第二橡胶组合物的增塑剂的乙烯-α-烯烃弹性体。
在一种形式中，第一层具有与第二层连接的内表面。
在一种形式中，肋条通过向第二层加压以在相邻的肋条之间形成槽来形成。
在一种形式中，短纤维确定了暴露的、与皮带轮接合的肋条表面上的植绒层。
在一种形式中，增塑剂是醚酯类增塑剂。
在一种形式中，固体润滑剂是a)石墨、b)二硫化钼、c)聚四氟乙烯中的至少一种。
在一种形式中，短纤维没有完全嵌入二层内。
在一种形式中，肋条形成在带体的内侧，在所述至少一个承载构件的外侧，所述带体由第三橡胶组合物制成，其中嵌入有短纤维。
在一种形式中，短纤维以任意方向的方式嵌入在第三橡胶组合物内。
在一种形式中，无需研磨/切割第二橡胶组合物而在带体的内侧形成肋条。
在一种形式中，短纤维由a)人造纤维、b)棉、c)聚酯、d)聚酰胺、e)芳纶、f)维纶、g)碳和h)聚四氟乙烯中的至少一种制成。
在一种形式中，短纤维具有：a)长度为0.05-2.5mm；b)直径为3-80μm；和c)纵横比(长度/直径)为30-300。
在一种形式中，短纤维的植入密度为10,000-50,000根纤维/cm2。
在一种形式中，使用静电植入方法植入短纤维。
在一种形式中，肋条由具有第二橡胶组合物的层形成，而无需从该层上移除第二橡胶组合物。
附图说明
图1是根据本发明制成的V型肋条带的剖面透视图；
图2是可以用于形成图1所示的带的、具有环绕的囊状物的金属/内模的透视图；
图3是如图2所示的金属/内模和囊状物沿线3-3的局部放大剖视图；
图4是如图2所示成型的用于形成图1所示动力传动带的带套处于未硫化状态的视图；
图5是如图4所示的其上具有带套的金属/内模沿线5-5的局部放大剖视图；
图6是其上具有如图4所示的带套的金属/内模和囊状物的放大透视图，所述带套具有用作植绒层的短纤维；
图7是表示用于在如图6所示的带上生产植绒层的方法的示意图；
图8是将如图6所示的装配件放入其中的硫化模的透视图；
图9是将图6的装配件放入其中准备进行硫化作用的硫化模的顶部沿图8中线9-9的局部放大剖视图；
图10是图8中子装配件完全进入硫化模的视图；
图11是硫化模和如图6所示的装配件的局部放大剖视图，其中具有植绒层的带套压在硫化模的成形表面上使带套成形；
图12是图10中金属/内模和囊状物与硫化模内硫化后的带套分离的视图；
图13是硫化模的上部区域沿图12的线13-13的局部放大剖视图，其中金属/内模和囊状物被移出而硫化后的带套仍然在原处；以及
图14是硫化模的透视图，其中硫化后的带套处于分离过程中。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一种形式的动力传动带10。传动带10是具有带体12、内侧20、以及外侧22的V型肋条带，所述带体12具有如双头箭头14所指示的长度和在横向隔开的侧面16和18之间的宽度W。名称“内侧”和“外侧”是任意的，因为带10可以被构造为使得这些表面在运行过程中翻转。
在这个实施例中，带体12通过层压第一层24、第二层26和第三层28而制成。第二层26被层压到第一层的内侧30上，第三层28被层压到第一层24的外侧32上。
至少一个承载构件34被嵌入用作缓冲橡胶层的第一层24内。承载构件34可以是具有多股横向间隔的线匝的连续构件，或者是多个单独的构件。这里为了解释的目的，认为承载构件34是一个连续的绳索。
承载构件34定义了带中性轴线，使得第三层28处于张力状态，第二层26处于压缩状态，使带体12被裹绕为第一外形，其中第二层26在带10的内侧。
承载构件34通常由扭绞线形成。另外，承载构件34被压入第三层28。第三层28具有以方向随机的方式嵌入其中的短增强纤维36。
数个(在目前情况下是3个)横向间隔的肋条38、40、42形成在第二层26内。肋条38、40、42具有相同的剖面形状，其实质上是截头三角形或者梯形形状。肋条38、40、42以相等横向间隔的方式设置，并且被V形槽44、46分隔开。第二层26在下面描述的步骤中压制形成槽44、46。
肋条38、40、42在带体12的内侧20上具有暴露表面以接合互补形状的皮带轮48。示例的肋条38具有相对的皮带轮接合侧面50、52和连接底面54。肋条40、42具有相似的表面，并且分别使用相应的附图标记和“′”、“″”来区分。
暴露侧表面50、52、50’、52’、50”、52”确定了摩擦力传递表面，并且与皮带轮48上的互补形状表面(未示出)相互配合。
短纤维60被嵌在所有肋条表面50、52、54、50’、52’、54’、50”、52”、54”上以形成植绒层62。然而，没有必要在底面54、54’、54”上形成植绒层62。
第一、第二和第三橡胶层24、26、28具有各自的第一、第二、和第三橡胶组合物，所述橡胶组合物由天然橡胶、丁基橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、氯丁二烯橡胶、烷基化氯磺化聚乙烯、乙烯-α-烯烃弹性体、氢化丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶的混合聚合物和不饱和羧酸的金属盐等中的一种或多种的组合制成。
上述成分中，优选乙烯-α-烯烃弹性体。这是因为其具有极好的耐臭氧、耐热和耐冷性能。乙烯-α-烯烃弹性体也具有相对较低的价格，并且满足脱卤。
与其它橡胶材料相比，乙烯-α-烯烃弹性体具有低润湿性，当结合下面描述的内容时，其极大地增强了动力传动能力，并且在有水的情况下能够安静的运行。
乙烯-α-烯烃弹性体是乙烯和α-烯烃的共聚物，或者是乙烯、α-烯烃和非共轭二烯的共聚物，所述α-烯烃例如是丙烯、丁烯、己烯、辛烯等等。二烯成分可以是碳原子数为5-15的非共轭二烯，例如亚乙基降冰片烯、二环戊二烯、1，4-己二烯、环辛二烯、乙烯降冰片烯等等。例如，乙丙橡胶(EPM)，乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)等等，可以被用作乙烯-α-烯烃弹性体。EPDM更为常用。优选碘值为3-40的EPDM。
当碘值小于3时，橡胶组合物的硫化作用可能不足。所形成的带容易出现磨损和/或粘附问题。当碘值超过40时，橡胶组合物的烧焦(scorch)将缩短，因此可能难于处理。耐热性能也容易受影响。
在形成有肋条38、40、42的第二橡胶层26内，乙烯-α-烯烃弹性体是一个重要成分。使增塑剂和固体润滑剂共混并用在乙烯-α-烯烃弹性体内。
一种溶解参数(溶解参数：SP值)为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的材料被用作增塑剂。增塑剂具有8.3(cal/cm3)1/2或更大的SP值，其比乙烯-α-烯烃弹性体SP值大。具有8.3(cal/cm3)1/2或更大的SP值的增塑剂被添加在乙烯-α-烯烃弹性体内，从而所述增塑剂能够渗出在这种橡胶组合物所形成的肋条38、40、42的表面上。
当SP值超过10.7(cal/cm3)1/2时，其与乙烯-α-烯烃弹性体的相容性极大地降低，并且在捏制步骤中难以将增塑剂均匀散布在橡胶组合物内。结果，可加工性降低。SP值由公式SP＝d∑G/M确定，其中d＝密度，G＝分子引力常数，M＝分子量。
例如，醚型、酯类、醚酯类、邻苯二甲酸衍生物类、己二酸衍生物类、癸二酸衍生物类、偏苯三酸衍生物类或磷酸衍生物类的增塑剂都可以用作SP值范围为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂。这些材料中优选醚酯类增塑剂，因为醚酯类增塑剂具有适当的渗出效应和对水有极好的润湿性。
不限制醚酯类增塑剂的制造方法。然而，通过2-乙基己酸和醚二醇按摩尔比2∶1进行反应很容易得到醚酯类增塑剂。例如，其可以通过将包含有需要量的五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇等等的醚二醇与2-乙基己酸混合反应得到。
醚酯类增塑剂也可以通过混合聚乙二醇和2-乙基己酸制得，其中聚乙二醇使用由五乙二醇、六乙二醇或七乙二醇单独反应获得的二酯，这使得聚合度得范围为5-10。市场上日本Asahi Denka Kogyo K.K公司生产出售的“Adekacizer RS-107”、“Adekacizer RS-735”、“Adekacizer RS-700”等就是这种醚酯类增塑剂。
醚酯类增塑剂的平均分子量优选为200-2000。如果平均分子量在这个范围内，其将具有适当的渗出性能和对水极好的润湿性。为了阻止高温环境下的挥发作用，平均分子量优选等于300或更高。
这种增塑剂的混合量设置为每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体对应5-25质量份数。如果增塑剂的混合量小于5质量份数，该量可能不足以使增塑剂渗出以覆盖表面50、52、50’、52’、50”、52”。由此，其将难以获得一致的润湿性，从而造成润滑效果不适当。
在增塑剂的混合量超过25质量份数的情况下，增塑剂将过量渗出。由此，其将有害地降低摩擦表面50、52、50’、52’、50”、52”和皮带轮之间的摩擦系数。耐磨性也将明显有害地降低。
石墨、二硫化钼、白云母、滑石、三氧化锑、联硒化钼(molybdenumdiserenide)、二硫化钨、聚四氟乙烯(PTFE)等等，可以被用作固体润滑剂。这些材料可以单独使用，也可以两种或更多种组合使用。这些材料中优选石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯，因为它们提供使摩擦系数稳定在低水平的极好润滑作用。
固体润滑剂的混合量设置为每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体对应5-50质量份数。更优选地，所述混合量设置为5-30质量份数。在固体润滑剂的混合量小于5质量份数的情况下，肋条表面50、52、50’、52’、50”、52”与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数将不会明显改变，由此造成对声音的抑制效果不足。另一方面，当固体润滑剂的混合量超过上述范围时，橡胶的拉伸性将被有害的降低，由此造成带的寿命不可接受地缩短。
除增塑剂和固体润滑剂之外，优选在橡胶组合物中还混合用于橡胶交联的硫和有机过氧化物。有机过氧化物可以是二叔丁基过氧化物、二枯基过氧化物、叔丁基枯基过氧化物、1，1-叔-丁基过氧基-3，3，5-三甲基环己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔-丁基过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5(叔-丁基过氧基)己烷、2，5-二甲基-2，5-二(叔-丁基过氧基)己烷-3、双(叔-丁基过氧基二-异丙基)苯、2，5-二甲基-2，5-二(苯甲酰基过氧基)己烷、叔-丁基过氧基苯甲酸酯，叔-丁基过氧基-2-乙基-己基碳酸酯等等。优选有机过氧化物使用量为每100质量份数橡胶组合物为1-8质量份数。
可以在橡胶组合物内混合硫化促进剂。合适的硫化促进剂为噻唑类、秋兰姆类或者次磺酰胺类。合适的噻唑类硫化促进剂是2-巯基苯并噻唑、2-巯基噻唑啉、二苯并噻唑基/二硫化物、2-巯基苯并噻唑的锌盐等等。合适的秋兰姆类硫化促进剂是四甲基秋兰姆/单硫化物、四甲基秋兰姆/二硫化物、四乙基秋兰姆/二硫化物、N，N’-二甲基-N，N’二苯基秋兰姆/二硫化物等等。合适的次磺酰胺类硫化促进剂是N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N，N’-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺等等。也可以使用双马来酰亚胺、亚乙基硫脲。这些硫化促进剂可以单独使用，也可以两种或多种组合使用。
通过在橡胶组合物内混合活性助剂增加交联度以阻止粘合性磨损等问题的出现。合适的用于有机过氧化物交联的活性助剂材料是TAIC、TAC、1，2-聚丁二烯、不饱和羧酸的金属盐、p-苯醌二肟、p，p’-二苯醌二肟、四氯苯醌聚(p-二硝基苯醌)、胍、三甲基丙烷三异丁烯酸酯、乙二醇二异丁烯酸酯、N-N’-m-亚苯基双马来酰亚胺、硫等等。这些材料中优选N-N’-m-亚苯基双马来酰亚胺或苯醌二肟组。
当N-N’-m-亚苯基双马来酰亚胺被用作活性助剂时，其优点是可以增加交联度。因此，耐磨性增强，减少了当水灌进系统内时动力传动性能与系统处于干燥条件下时动力传动性能之间的差别。
当选择苯醌二肟组时，其优点是对纤维的粘附等级增强。
活性助剂的混合量优选每10质量份数橡胶对应0.5-10质量份数。当该混合量小于0.5质量份数时，改进效果不明显。当该混合量超过10质量份数时，抗撕力性和抗粘附力性将降低。
除上述材料以外，还向橡胶组合物内添加其它通常用于橡胶混合的材料。其可以是增强剂中的一种或多种，例如碳黑、二氧化硅等填充剂，其它增塑剂，稳定剂，加工助剂，着色剂等等。
优选地，纤维(如短增强纤维等)不混合进第二层26的橡胶组合物中。通常短纤维提供在V型肋条带的肋条内。然而，通过在橡胶层26内消除短纤维，增塑剂可以容易地渗出到表面50、52、50’、52’、50”、52”上，而不会使纤维阻碍增塑剂的移动。此外，通过消除包含在肋条38、40、42内的短纤维，可以维持带的整体寿命，否则这些纤维将缩短带的寿命。
限定第二肋条/层26和包含乙烯-α-烯烃弹性体的橡胶组合物，可以用于形成第一/缓冲橡胶层24。然而，混合在第二层26的橡胶组合物内的溶解度系数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂优选不混合在第一层24的橡胶组合物内。纵使在第一层24内提供增塑剂，其中的增塑剂也不会渗出到肋条38、40、42的摩擦表面50、52、50’、52’、50”、52”上，使其在带的运行过程中没有任何效果。因此，没有必要在第一/缓冲橡胶层24内使用增塑剂，特别出于成本的角度。
包含乙烯-α-烯烃弹性体的用于形成第二层26的橡胶组合物可以用于形成第三/可伸展28内的橡胶组合物。然而，优选在该层28的橡胶组合物内混合进前述短纤维36。当以方向随机的方式在该层内提供短纤维36时，层28将具有好的机械强度。此外，纤维36降低了带体12的外侧22的表面64上的粘附度。下面将描述一个制造V型肋条动力传动带10的示例方法。
在图2和3中，金属模70用作内模。金属/内模70设计为圆柱形或圆筒形，并分别在其上端面和下端面具有扩大的凸缘72、74。凸缘72、74为环形，使得其完全环绕内模70的圆周向外延伸。
囊状物76环绕内模70，其由可以任意拉伸收缩的材料形成。囊状物76优选由基本上密封的材料制成，例如橡胶。囊状物上端78和下端80紧密连接到凸缘72、74上。内模70的外表面82与囊状物72的内表面84之间的间隙/分界面81在囊状物端部78、80处密封。
内模70提供有流体供给通道86，该通道穿过上凸缘72。供给通道86延伸穿过内模70的上端，并且通向外表面82和所述外表面82与囊状物76的内表面84之间的间隙/分界面81。
流体，例如空气等，从供给源90通过供给通道86输送到间隙/分界面81。该在压力下输送的流体使囊76在密封的端部位置之间迅速向外扩大到膨胀状态。当供给源90没有输送流体时，囊状物76收缩紧密地围绕内核70。
如图4和5清楚所示，具有形成第三/可伸展层28的成分的未硫化的橡胶板94在内模70上环绕囊状物76的外表面96。然后负载构件/绳索34螺旋卷绕在橡胶板94上。承载元件/绳索34随后螺旋形地沿片94缠绕。之后，单独的具有形成第二/缓冲橡胶层24的成分的未硫化的橡胶板98环绕承载构件/绳索34。然后具有形成第二层26的成分的未硫化的橡胶板100卷绕在橡胶板98上。由此产生的结构是包括橡胶板94、98、100和承载构件/绳索34的圆筒状的带套102。
如图6所示，当未硫化的带套102在内模70上形成后，如上所述，短纤维60被嵌在带套102的所有外表面104上，从而形成植绒层62。
不限制短纤维60于任何具体结构或组成。合适的纤维可以是由人造纤维、棉、聚酯、聚酰胺、芳纶、维纶、碳、聚四氟乙烯等制成的那些。其中优选聚酰胺纤维。
通过由聚酰胺短纤维形成植绒层62，可以降低肋条表面50、52、50’、52’、50”、52”与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数，同时增强抗磨性。此外，可以增强对由于在干燥状态下部件未对准所产生的声音的抑制效果。
短纤维60优选长度为0.05-2.5mm。更优选地，其长度为0.1-2.0mm。甚至更优选地，长度为0.2-1.0mm。短纤维60的直径优选为3-80μm，更优选地为5-70μm。甚至更优选地为10-30μm。短纤维60的纵横比(长度/直径)优选为30-300。短纤维60的植入密度优选为10,000-50,000根纤维/cm2。当然，上述参数实质上不作限制。
如图7的流程图所示，短纤维60可以通过使用已知的静电植入设备并使用已知的静电植入工序将短纤维60植入带套102上的橡胶片100的外表面104上。更具体地，如流程块106所示，将金属/内模70放置在旋转的工作台上。如流程块108所示，可沿着内模70的纵向/轴向移动的喷嘴设置为面向带套102的外表面104。当内模70通过工作台转动时，使用喷嘴在外表面104上覆盖水型粘合剂。从而在带套102的外表面104上形成粘膜。
合适的水类粘合剂是聚氨酯类乳剂、丙烯酸类乳剂、醋酸乙烯酯类乳剂、苯乙烯类乳剂等等。之后使用短纤维涂胶机将短纤维60粘附在外表面104上，所述短纤维涂胶机同样随工作台转动并沿内模70的轴向/纵向移动。
更具体地，如流程块110所示，纤维60带电附着在外表面104上。为实现这一点，金属/内模70接地，向设置在涂胶机上的电极板施加电压从而产生电场。当经过电沉积处理的短纤维60提供给短纤维涂胶机的电极板时，短纤维60带电，并且通过电场的静电力被推动以碰撞带套102的外表面104，并且通过由粘合剂108形成的膜粘附在其上。通过调整绝缘电阻值和短纤维60的湿度控制电沉积处理以增强短纤维60在涂胶机和外表面104之间的移动。
一旦短纤维60粘附在带套102的外表面104上，如流程块112所示干燥水型粘合剂，或者自然干燥，或者通过提高温度干燥。从而短纤维60牢固地固定在带套102的橡胶板100的外表面104上，从而形成植绒层62。
在该具体方法中，当带套102安装在金属/内模70上后，短纤维60被嵌入在带套102的外表面104上，但纤维60也可以在橡胶板100被结合在带套102之前嵌入在橡胶板100上。这可以通过直接将橡胶板100卷绕在金属/内模70上实现。
如图6所示，其上形成有植绒层62的带套102可以随后使用如图8所示的作为外模部件的硫化模118进行硫化。硫化模118是具有顶部开口120的圆筒形状。另外图9-11还示出了硫化模118的更多细节。硫化模118具有同心的、圆筒形的内壁122和外壁124，所述内壁122和外壁124确定了环绕中心轴线128的密封的加热/冷却罩126。
加热/冷却罩126通过通道132与加热介质130的供给源联通。加热介质可以是蒸汽等。加热/冷却罩126通过独立的导管/通道136与冷却介质供给源134联通。冷却介质可以是水等。通过这些布置，硫化模118可选择性地被加热和冷却。
在硫化模118的内壁122的内表面142上设置凸起部分140。这些凸起部分140环绕轴线128连续延伸，并且在硫化模118上规则地间隔一定的高度轴向间距。每个凸起部分140环绕轴线128确定了以一环形，所述环形实质上与轴线128垂直。
如图8中箭头146所示，由金属/内模70和其上具有植绒层62的未硫化带套102形成的如图6所示的完整的子装配件直接通过顶部开口120沿轴线方向进入硫化腔144内，最终到达如图9-11所示的位置。当热介质通过通道132从供给源130输送到加热/冷却罩126内时，加压流体，如空气，从供给源90通过流体供给通道86被输送到内模70和囊状物76之间的间隙/分界面81。从而如箭头148所示，由于空气压力使囊状物76膨胀并迅速向外扩大。当上述过程发生时，环绕的带套102被压在硫化模118的内圆周表面142上。当通过引导进加热/冷却罩126内的热介质加热时，带套102由此在囊状物76和硫化模118的表面142之间在压力下受力。从而进行硫化作用。当带套102快速向外受力压在表面142上的凸起部分140上时，带套102的形状相应改变。也就是说，凸起部分140压进带套102的外表面104内，从而形成槽44、46。
为了实现硫化/成形步骤，控制温度和压力，使温度控制在120-170℃，使压力保持在0.5-1.5MPa。这个步骤进行15-30分钟。
当硫化/成形步骤完成后，如图12和13所示，暂停从供给源90输送加压流体，因此囊状物76收缩并恢复到如图2和3所示的原始状态。通过通道136从供给源134(图10)向加热/冷却罩126输送冷却介质以冷却硫化模118。一旦囊状物76收缩，其外直径减小到足以使其从硫化后的带套102的内直径150上分离，如图12和13所示。这使得内模70可以沿箭头152的方向从顶部开口120向上拉出。硫化后的带套102保留在硫化模内，与表面142的形状一致。
之后，在冷却的硫化模118内硫化后的带套102的温度降低到合适的脱模温度。在这种状态下，带套102可以从表面142上分离并且沿图14中箭头154的方向从硫化腔144中移出。
之后，硫化后的带套102被切割成宽度与图1所示的带10的宽度W相对应。
通过这个方法，连续硫化橡胶板98、100、94形成第一、第二和第三橡胶层24、26、28。橡胶层26具有沿带纵向延伸的V形槽44、46，所述槽44、46通过将橡胶层26强力压在硫化模118的凸起部分140上成形。通过这个步骤形成的肋条38、40、42具有图1所示的构造。短纤维60的植绒层62形成在橡胶板100的外圆周表面104上，因此通过使橡胶板100硫化和成形所形成的表面50、52、54、50’、52’、54’、50”、52”、54”被植绒层62覆盖。
使用凸起部分140在表面142上加压以形成槽44、46，其结果是缓冲橡胶层24与第二橡胶层26之间的边界层156(图1)为波形，因此第一/缓冲橡胶层24咬入第二橡胶层26，所述第二橡胶层26上形成有肋条38、40、42。也就是说，通过在上述硫化/成形步骤中使槽44、46成形而形成肋条38、40、42。因此不需要切割或研磨第二层26来形成肋条38、40、42和槽44、46。在这个过程中也没有材料需要从第二层26上移除。从而可以减少切割步骤的数量。另外，因为没有材料从第二层26上移除以形成槽44、46和肋条38、40、42，所以消除了材料浪费和处理问题。
随着V型肋条带10按上述方法制造，具有植绒层62的第二橡胶层26由如上所述地混入溶解度系数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂和固体润滑剂的乙烯-α-烯烃弹性体制成。所述增塑剂，其溶解度系数高于乙烯-α-烯烃弹性体的溶解度系数，始终都可以渗出到肋条38、40、42的表面50、52、50’、52’、50”、52”。
因此，当带10悬挂在间隔的皮带轮之间运行时，即使系统处于干燥状态并且超过正常的运行时间，因为增塑剂作用的原因肋条表面50、52、50’、52’、50”、52”和相配合的皮带轮表面之间具有降低的摩擦系数。因此，将不正常声音的产生降到最低，从而得到安静的运行过程。
另外，当运行系统暴露在有水条件下时，可以实现肋条表面50、52、54、50’、52’、54’、50”、52”、54”均匀的润湿性，并使这些表面与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数稳定。因此可以抑制带的打滑，同时增强动力传动效果。
同时，当增塑剂的混合量小于每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体5质量份数时，增塑剂的量将不足以渗出覆盖肋条表面50、52、54、50’、52’、54’、50”、52”、54”以达到一致的润湿性。如前所述，导致增塑剂的润滑效果不足以期待任何明显的性能提高。
当增塑剂的混合量超过25质量份数时，增塑剂的渗出过大，造成带表面50、52、50’、52’、50”、52”与皮带轮48之间的摩擦系数明显下降。另外，抗磨性也明显降低。
注意，添加固体润滑剂也会降低肋条38、40、42与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数。固体润滑剂在很大程度上影响静音效果和动力传动能力。随着带运行时间的增加，渗出增塑剂量的减小，由于固体润滑剂的作用可以使带肋条38、40、42与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数稳定在一个可接受的低水平上。另外，增强的静音效果和动力传动能力可以保持很长时间。
当固体润滑剂的混合量小于每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体5质量份数时，静音效果的增强和传动能力的提高没有达到明显的程度。
另外，肋条38、40、42上的植绒层62使得肋条38、40、42与相配合的皮带轮48之间的摩擦系数降低。可以在正常干燥运行状态下抑制不正常的声音。另外，可以增强肋条表面50、52、50’、52’、50”、52”上的耐磨性。
在一个示例表格中，限定第二层26的橡胶板100的厚度优选为0.3-2.0mm。当该橡胶板的厚度超过2.0mm时，缓冲橡胶层24的厚度将减少相同的量。承载绳索34的粘结力将因此而降低，使得带10的整体耐久性降低。
当橡胶板100的厚度小于0.3mm时，第二层26将更薄，第二层26内溶解度系数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂的量也将减少相同的量。从而，渗出以暴露在肋条表面50、52、54、50’、52’、54’、50”、52”、54”的增塑剂的量减少。因此将不能增强噪音抑制和动力传动能力。
通常，根据本发明所制造的V型肋条带可以避免因打滑而产生声音。即使在相对高温和低温环境下，在保持好的挠性和其它运行特性的同时，还可以具有极好的动力传动能力。
下面将结合试验和与其它示例带的比较说明本发明的效果。本发明实施例1-8和对比示例1-3和5
下表1所示的橡胶组合物使用封闭式混炼器捏制，在压力下使用辊筒伸长，从而生产出用于制造第三(可伸长的)橡胶层28的厚度为0.8mm的橡胶板94。表1
Figure G2009101639878D00141
＊1：DU PONT-DOW弹性体日本有限公司“IP3640”，门尼粘度40(100°)＊2：Kayaku Akzo公温表司生产的“PERKADOX14rp”
下面表2所示的橡胶组合物使用封闭式混炼器捏制，在压力下使用辊筒伸长，从而生产出用于构成第一(缓冲)橡胶层24的具有下面表3所示厚度的橡胶板98。表2
Figure G2009101639878D00151
＊3：由Idemitsu Kosan有限公司生产的“DIANA PROCESS OIL”，SP值为7.3。表3
Figure G2009101639878D00152
＊7，＊8：相对于每100质量份数EPDM聚合物的质量份数
下面表4所示的橡胶组合物使用封闭式混炼器捏制，在压力下使用辊筒伸长，从而生产出用于制造第二(肋条橡胶)层26的具有上面表3所示厚度的橡胶板100。表4
Figure G2009101639878D00161
＊4：由Adeka公司生产的“RS-700”，SP值8.5，粘度30cp(20℃)＊5：由Kyowa Hakko Kogyo有限公司生产的增塑剂“DOA”，SP值8.8，粘度14cp(20℃)＊6：由东方工业有限公司生产的人造石墨粉“AT No.20”，平均粒度8μm
如图4和5所示，橡胶板94缠绕在金属/内模70的囊状物76的外周表面上，聚酯纤维绳索形式的承载构件/绳索34螺旋缠绕在橡胶板94上。橡胶板98，以及之后橡胶板100缠绕在承载绳索/构件34上以完成带套102。
水型粘合剂涂覆在安装在金属模70上的带套102的橡胶板100的外周表面上，之后尼龙短纤维(088dtex×0.4mm)静电嵌入以在橡胶板104的整个外周表面上形成植绒层62。
如图8和9所示，之后其上有带套102的金属模70被设置在硫化模118内，并且当通过加热/冷却罩126产生热量时，囊状物76扩大，如图10和11所示。因此带套102被压在硫化模118的内周表面142上以加压，从而实现硫化作用。硫化作用状态设置为150℃和1MPa进行20分钟。硫化模118的成形凸起部分140从带套102的外周表面咬入带套102内，从而在带套102的外周表面上形成槽44、46。
之后，从硫化模118内拉出金属模70，如图12和13所示，硫化后的带套102保持在硫化模118内，其随后通过加热/冷却罩126冷却。然后从硫化模118中取出硫化后的带套102，如图14所示。
硫化后的带套102被切割机切割为宽度W，从而生产出具有图1所示结构的V型肋条带10。对比示例4
按如上所述基本方法获得的V型肋条带，其中，按如上所述同样的方法制造用于形成拉伸橡胶层的橡胶板，以及制造厚度为2.5mm的用于形成肋条橡胶层的橡胶板。不使用用于形成缓冲橡胶层的橡胶板。
对于本发明实施例1-8和对比示例1-5的V型肋条带，评估其抗发声性、摩擦特性、以及耐热和耐腐性，其结果如表3所示。
抗发声性通过偏移发声测试进行评估。用于该评估的测试机器构造为使带连续绕过驱动皮带轮(直径120mm)、从动皮带轮(直径120mm)和张力轮(直径70mm)。驱动皮带轮与从动皮带轮之间的偏移设置为夹角为1.86°。V型肋条带悬挂在相应的皮带轮之间，并在室温下运行，驱动皮带轮的转速设置为1000rpm。加载在驱动皮带轮上的负载使带的张力等于6千克力(kgf/)肋条。2.1牛＊米(Nm)/肋条的负载施加在从动皮带轮上。当V型肋条带如上所述运行时，根据下面5个等级评估发声程度。“5”级代表发声程度最低的状态，而“3”级和更高级别代表不被认为是明显发声的水平。
如上所述，抗发声性的测试在干燥工况下以一个状态(干)进行，以及在将水以60cc/min倒在部件上的工况所代表的另一个状态(湿)下进行。声音水平的具体定量评价如下：5：没有听到声音；4：通过听诊器听到发出的声音；3：稍微能听到发出的声音；2：能听到发出的声音；1：能清楚地听到发出的声音。
关于测试摩擦特性，V型肋条带切割为预定的长度并挂在导辊(直径60mm)上使缠绕角等于90°。V型肋条带长度的一端固定，另一端悬挂1.75kgf/肋条的砝码。导辊的转速为43rpm。一端拉紧侧的张力T1和另一端松弛侧的张力T2通过读取载荷传感器的值测量。由张紧率(T1/T2)确定摩擦系数(μ＝(1/2π)ln(T1/T2))。摩擦特性的测试在干燥状态(干)工况下和潮湿状态(湿)工况下进行，潮湿状态中水以60cc/min倒在部件上。
额定负载试验机器用于测试耐热和耐腐性。所述机器具有驱动皮带轮(直径120mm)、空转轮(直径85mm)、从动皮带轮(直径120mm)和张紧轮(直径45mm)。V型肋条带设置为绕过各个皮带轮，使绕过张紧轮的缠绕角为90°，使绕过空转轮的缠绕角为120°。所述V型肋条带运行在气温120℃、驱动轮转速4900rpm的工况下。加载在驱动轮上的负载使带的张力在上述工况下等于40kgf/肋条。在从动轮上设置负载12PS。如上所述，V型肋条带最长运行400小时。测量在负载绳索上拉伸产生6个裂缝的时间。
从表3所示的结果中可以看出，耐热和耐腐型在各个实施例中没有损失。在干工况和湿工况下摩擦系数都很低。而且，抗发声性非常好。
另一方面，虽然在对比示例1-3中耐热和耐腐性没有出现问题，但摩擦系数增大，而且出现不正常的声音。在没有缓冲橡胶层只有肋条橡胶层结构的对比示例中，摩擦系数很低，抗发声性增强。然而耐热和耐腐性极度恶化。
前面公开的具体实施例是为了说明本发明的内涵。

Claims (22)

1.一种动力传动带，其包括：
带体，其具有长度、在横向隔开的侧面之间的宽度、内侧和外侧，
所述带体包括第一橡胶组合物，在所述第一橡胶组合物中嵌有至少一个沿长度方向延伸的承载构件，
所述带体包括多个沿带体长度延伸的横向间隔开的肋条，所述肋条在所述带体的内侧或外侧上具有暴露的表面，该表面能够接合互补形状的皮带轮以驱动所述皮带轮或者被所述皮带轮驱动，
所述肋条包括第二橡胶组合物，在所述第二橡胶组合物中还混入有相对于每100质量份数乙烯-α-烯烃弹性体：a)5-25质量份数均溶解度参数为8.3-10.7(cal/cm3)1/2的增塑剂；和b)5-50质量份数的固体润滑剂，
所述带体还包括短纤维，所述短纤维固定在暴露的且与皮带轮接合的肋条表面上而没有被完全地嵌入在所述第二橡胶组合物中。
2.根据权利要求1所述的动力传动带，其特征在于，所述带体包括第一层和第二层，所述第一层包括第一橡胶组合物，所述第二层连接到所述第一层上，所述第二层包括第二橡胶组合物，所述第一橡胶组合物包括乙烯-α-烯烃弹性体但不包括增塑剂。
3.根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述第一层具有与第二层连接的内表面。
4.根据权利要求3所述的动力传动带，其特征在于，所述肋条通过向第二层施加压力以在相邻的肋条之间形成槽而被限定。
5.根据权利要求4所述的动力传动带，其特征在于，所述短纤维被限定为在暴露的且与皮带轮接合的肋条表面上的植绒层。
6.根据权利要求5所述的动力传动带，其特征在于，所述增塑剂包括醚酯类增塑剂。
7.根据权利要求5所述的动力传动带，其特征在于，所述固体润滑剂是以下中的至少一个：a)石墨、b)二硫化钼、c)聚四氟乙烯。
8.根据权利要求6所述的动力传动带，其特征在于，所述固体润滑剂是以下中的至少一个：a)石墨、b)二硫化钼、c)聚四氟乙烯。 
9.根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述肋条位于所述带体的内侧，在所述至少一个承载构件的外侧，所述带体包括第三橡胶组合物，在所述第三橡胶组合物中嵌入有短纤维。
10.根据权利要求9所述的动力传动带，其特征在于，嵌入在所述第三橡胶组合物内的所述短纤维是任意取向的。
11.根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述肋条以无需研磨/切割所述第二橡胶组合物的方式形成在所述带体的内侧。
12.根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述短纤维包括下列中的至少一种：a)人造纤维、b)棉、c)聚酯、d)聚酰胺、e)芳纶、f)维纶、g)碳和h)聚四氟乙烯。
13.根据权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述短纤维具有：a)范围为0.05-2.5mm的长度；b)范围为3-80μm的直径；和c)范围为30-300的纵横比(长度/直径)。
14.根据权利要求13所述的动力传动带，其特征在于，所述短纤维的植入密度为10,000-50,000根纤维/cm2。
15.根据权利更求2所述的动力传动带，其特征在于，使用静电植入方法植入所述短纤维。
16.根据权利要求1所述的动力传动带，其特征在于，所述肋条由具有第二橡胶组合物的层形成，并且无需从该层上移除第二橡胶组合物。
17.如权利要求9所述的动力传动带，其特征在于，所述至少一个承载构件嵌入在所述第三橡胶组合物中。
18.如权利要求3所述的动力传动带，其特征在于，所述内表面在第一层和第二层之间的边界层处，该边界层具有非平面形状。
19.如权利要求18所述的动力传动带，其特征在于，所述边界层为波形。
20.如权利要求2所述的动力传动带，其特征在于，所述第二层由厚度为0.3至2.0mm的板制成。
21.如权利要求11所述的动力传动带，其特征在于，所述肋条通过对着互补形状的模表面施加压力而形成在所述带体内侧。
22.如权利要求10所述的动力传动带，其特征在于，所述至少一个承载构件嵌入在所述第三橡胶组合物中。 
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